恶劣海况下高频信号多跳传播特性分析

发布时间：2021-01-15 22:31

　　保持与陆地的联系对于船只在浩瀚的海洋中航行非常重要。来自陆地的高频信号经电离层和海面多次折反射后到达船只,受到不同海况的传播衰减特性影响。针对粗糙海面反射模型,从建立海面波动方程出发,考虑到波浪屏蔽对信号的影响,建立了新的反射衰减模型。利用该模型进行仿真,得到高频信号超视距海上传播的最大跳变规律。分析了湍流海面和平静海面对高频信号衰减的差异,揭示了海浪遮挡是引起差异的主要因素。对于航行在波涛汹涌的海面上的船舶,建立了包含浪和涌特征的多路径反射叠加模型,该模型考虑了大尺度波和小尺度波的海面情况,更加接近实际情况。最后利用所建立的模型计算了高频信号的最大跳数和通信距离。 

【文章来源】：电讯技术. 2020,60(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

信号传输的衰减示意图

与高频信号的波长相比，海浪波的尺度更大。为了简化，不妨忽略小尺度表面张力波，而仅考虑重力波。假设波浪高度只与风速有关，可用Neumann和Pierson的波动方程[7-8]来模拟海面。调整模态参数，获得风速与波高的关系，与英国气象局发布的数据完全一致[8]。根据不同的风速，模拟不同海面的状态，如图2所示，其中X轴为波浪的X轴切面，Y轴为波浪的Y轴切面，Z轴为波浪的高度。为简化起见，假定所有水平海面反射的信号都有用，则只需计算汹涌海面梯度为0区域占整个海平面总面积的比例，就可以得到高频信号的有效反射率。利用前面的海面模型进行仿真计算，得到图3，可以发现有效反射率随着风速增加而迅速下降，但当风速大于3 m/s后下降开始变得缓慢。

为简化起见，假定所有水平海面反射的信号都有用，则只需计算汹涌海面梯度为0区域占整个海平面总面积的比例，就可以得到高频信号的有效反射率。利用前面的海面模型进行仿真计算，得到图3，可以发现有效反射率随着风速增加而迅速下降，但当风速大于3 m/s后下降开始变得缓慢。1.3.2 波的屏蔽计算

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fresnel反射原理的海洋反射高频无线电分析[J]. 李璟,谢李豆,郭建政,文海东.  中国科技信息. 2019(10)
[2]基于能量损耗的多径-多跳高频电波在海平面的传播[J]. 郭晓永,陈谌,智艳辉,贾祎斐.  河南工程学院学报(自然科学版). 2019(01)
[3]计算电离层VLF波传输特性的时域有限差分算法[J]. 张驰,芮国胜,王瑞,薛鹏.  电讯技术. 2016(11)
[4]双尺度方法在粗糙海面及泡沫层复合散射中的应用[J]. 张凯.  电子科技. 2014(02)
[5]舰艇间短波通信链路的分析与计算[J]. 王鹏飞.  舰船电子工程. 2008(08)

博士论文
[1]海面电磁与光散射特性研究[D]. 张延冬.西安电子科技大学 2004



本文编号：2979624